大中型沼氣項(xiàng)目太陽能增溫技術(shù)

河南省農(nóng)村能源環(huán)境保護(hù)總站 劉文生

有關(guān)資料顯示，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度對發(fā)酵效率有正向促進(jìn)作用。因此，合理控制溫度在大中型沼氣項(xiàng)目工程中是非常必要的。一般情況下，沼氣發(fā)酵菌在8～60 ℃都能進(jìn)行發(fā)酵。10～26 ℃為常溫發(fā)酵區(qū)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，池容產(chǎn)氣率為0.15～0.30 m3/（m3·d）；28～38 ℃為中溫發(fā)酵區(qū)（最適溫度35 ℃），池容產(chǎn)氣率為1.00 m3/（m3·d）；46～60 ℃為高溫發(fā)酵區(qū)，池容產(chǎn)氣率為2.00～2.50 m3/（m3·d）。因此，如果有一種增溫技術(shù)，能使沼氣池的池溫在冬季達(dá)到并保持一個(gè)適宜的水平，就能保證沼氣的產(chǎn)氣量。

太陽能熱水器在沼氣項(xiàng)目中使用得較少，原因是冬季光照時(shí)間短、光的強(qiáng)度弱。大部分沼氣項(xiàng)目都采用鍋爐增溫。因?yàn)樵鰷厮牡臒崮芎芏?，造成沼氣運(yùn)行成本居高，導(dǎo)致一些沼氣項(xiàng)目干脆冬季不運(yùn)行。在本項(xiàng)目中，用太陽能為厭氧消化增溫，使冬季正常運(yùn)行成為現(xiàn)實(shí)。

一、綜合技術(shù)

（一）更換料液

在每年的10 月即秋收季節(jié)，對厭氧消化池的料液進(jìn)行更換。即在保持產(chǎn)氣量的同時(shí)，盡可能地排除沼渣。然后加入沼液或清水，使料液中的總量在750 m3左右。在有陽光的天氣，向厭氧消化器增溫。因?yàn)榇藭r(shí)的白天氣溫在30 ℃以上，增溫效果顯著。

（二）進(jìn)入12 月下旬，只進(jìn)干料不進(jìn)水

項(xiàng)目中設(shè)置有140 m2的陽光暖房。我們將牛糞堆積存放在暖房中，糞堆的中部因霉菌的作用會(huì)產(chǎn)生熱量，使堆積的牛糞溫度在30 ℃左右。牛糞在冬季自然含水量相對較少，每天僅需在厭氧消化器中投入牛糞5 m3。

（三）太陽能管的選用

本項(xiàng)目選用φ58×1800 太陽能管，共1000 支。有關(guān)資料顯示，每支管的最高能量為70W，1000 支為70 kW。在冬季其功率會(huì)相對減弱，但只要有陽光，不論是刮風(fēng)還是外界溫度0 ℃以下，太陽能照樣可以吸收太陽的熱能。本項(xiàng)目的太陽能管采用集熱塊式，每組為50 支，組與組之間串聯(lián)安裝，由熱水管道泵促進(jìn)太陽能與厭氧消化中增溫盤管循環(huán)流動(dòng)，通過增溫盤管向發(fā)酵料液提供熱量。

（四）利用外界溫度變化與厭氧消化的內(nèi)部溫度變化的時(shí)間差，及時(shí)供應(yīng)太陽能熱量

1000 m3厭氧消化器中存放了1000 t 的發(fā)酵原料與液體。在外層保溫的作用下，其溫度隨外界溫度變化而緩慢變化。外界溫度在四季中最低點(diǎn)是每年的1 月中旬。但是厭氧消化器內(nèi)部的發(fā)酵料液卻因厭氧消化器有保溫層阻止熱量向外傳導(dǎo)，并且上千噸的料液蘊(yùn)藏著大量熱能。由于溫度下降過程較長，往往在每年的3 月溫度下降到最低點(diǎn)，此時(shí)陽光明媚、春暖花開，太陽能的作用將非常顯著。

總之，本項(xiàng)目選用的生產(chǎn)工藝可歸納為：一是冬季不加水，沼渣沼液盡量不外排，避免熱量損失。每天向厭氧消化器中提供的原料是太陽能暖棚中堆積的20～30 ℃的原料，以減少增溫負(fù)擔(dān)。二是可靠保溫材料，本項(xiàng)目噴涂100～120 mm 厚的聚氨酯進(jìn)行保溫，保溫性能可靠。三是太陽能增溫，遲滯了發(fā)酵原料液的溫度下降速度，使發(fā)酵原料液溫度最低點(diǎn)保持在22 ℃以上。此時(shí)，厭氧消化器的產(chǎn)氣效率相當(dāng)于35 ℃時(shí)的60%以上，每天多進(jìn)2 m3的牛糞，可以保證在嚴(yán)冬寒冷條件下獲得正常產(chǎn)氣量。

二、注意事項(xiàng)

在沼氣站實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)根據(jù)本地沼氣站各設(shè)備的性能切合項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，為保證冬季運(yùn)行正常，需按以下規(guī)定進(jìn)行。

（一）冬季運(yùn)行期的界限劃分

每年的11 月下旬至翌年的3 月下旬為冬季運(yùn)行期。

（二）冬季原料的收集儲(chǔ)存方法

進(jìn)入冬季，應(yīng)將干清牛糞運(yùn)至陽光棚中，進(jìn)行堆積。不建議將現(xiàn)收集的牛糞投入進(jìn)料器，以防摻雜有凍結(jié)大塊的物料進(jìn)入進(jìn)料器造成堵塞。

（三）取料方法

應(yīng)在新堆積的相反方向取料，即不取當(dāng)日收集的牛糞，使用經(jīng)過數(shù)日堆漚的牛糞。取料后，應(yīng)將散落在周邊的牛糞歸攏到大堆上，營造發(fā)酵氛圍。

（四）運(yùn)行時(shí)間

晴天，每天09:00—17:00 為太陽能運(yùn)行時(shí)間。在外界溫度0 ℃以下且無太陽的天氣，每天運(yùn)行太陽能的時(shí)間為10:00—15:00。陰天或雨雪天氣每天早晚各運(yùn)行10～20 min，保持循環(huán)管道不結(jié)冰。

（五）其他注意事項(xiàng)

進(jìn)入冬季后，應(yīng)檢查各閥門、管道的保溫層完好情況。發(fā)現(xiàn)破損，裸露的部位要及時(shí)修補(bǔ)，以免冰凍造成損壞。每次進(jìn)料完成后，應(yīng)及時(shí)打掃進(jìn)料間的衛(wèi)生。避免散落的原料受凍結(jié)冰后，次日再添加到新加的原料當(dāng)中降低原料的溫度。

位于污水池的提升泵，冬季一般不啟動(dòng)。確實(shí)需要啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先將輸出管中的結(jié)冰清除干凈再啟動(dòng)，以免因結(jié)冰損壞設(shè)備。每天完成進(jìn)料工作后，應(yīng)啟動(dòng)垂直氣動(dòng)攪拌器，每次運(yùn)行10～20 min。